JP3798270B2 - Method of charging the material to be melted into the melting furnace - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却灰を主体とする被溶融物を溶融処理する際に用いられる溶融炉内への被溶融物の投入方法および投入装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
都市ゴミ等の一般廃棄物や産業廃棄物は、これまで埋立によって処理されていたが、埋立地の枯渇や環境破壊等の問題から、現在では一般に焼却処理されている。しかし、当該焼却処理によっても、処理生成物である焼却灰に、重金属類やダイオキシン類等の有害物質が含まれているために、これをそのまま埋立処理するには問題がある。
このため、近年、焼却灰を溶融炉に投入し、溶融状態になるまで高温で加熱することにより、有害物質の無害化および処理生成物の減容化を図ることが行われている。
【0003】
ところで、この種の溶融炉に焼却灰を投入する従来の投入装置として、例えば、特許第3065212号に見られる押出供給装置が知られている。この押出供給装置は、溶融炉に付設されたホッパの底部に、当該溶融炉内に連通するシリンダを形成し、このシリンダ内に複数のプッシャーを設けて、当該プッシャーの往復動作を所定のタイムサイクルで行うことにより、シリンダ内の被溶融物を順次上記炉内に投入するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の溶融炉内への被溶融物の投入方法にあっては、プッシャ−を一定時間ごとに駆動して、溶融すべき被溶融物を炉内に投入しているので、被溶融物における水分含有率や可燃性の度合いといった性状や、その投入量が変化すると、炉内温度が一定しなくなり、この結果焼却灰が完全に溶融されずに排出されてしまう場合が発生するという問題点があった。
【0005】
一方、従来より、この種の溶融炉として、テルミット式溶融炉が知られている。この溶融炉は、炉内に設けられたバーナーによる化石燃料(灯油、軽油等)の燃焼熱と、焼却灰に混在されたテルミット剤によるテルミット反応とを利用して、効率よく焼却灰を加熱して溶融させようとするものである。ここで、上記テルミット反応とは、アルミニウムと酸化鉄の粉末を混ぜて、一定の高温(約1100℃)に加熱することにより、
Fe2 O3 +2Al=2Fe+Al2 O3 +829kJ
2Fe+3/2O2 =Fe2 O3 +823kJ
で表されるように、酸化鉄の還元および鉄の酸化によるテルミット反応を生じさせ、この際発生する大量の熱(829kJおよび823kJ)を利用して上記焼却灰の溶融に必要な1300℃〜1500℃の高温雰囲気を得るものである。
【0006】
このため、上記テルミット式溶融炉へ焼却灰およびテルミット剤を投入するに際して、上記従来の溶融炉内への被溶融物の投入方法を使用すると、炉内温度の変動により、上記テルミット反応自体が不安定になり、よって焼却灰を円滑に溶融処理することが難しくなるという問題点が生じことから、安定的な溶融処理を可能とする被溶融物の投入方法およびその装置の開発が望まれている。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、被溶融物の性状等や投入量が変化した場合においても、常に炉内の温度雰囲気を溶融処理に最適な状態に保持することができ、よって焼却灰の溶融処理を連続して円滑に実施することが可能となる溶融炉内への被溶融物の投入方法および投入装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の本発明に係る溶融炉内への被溶融物の投入方法は、焼却灰を主体とするとともに、テルミット反応を生じさせるためのテルミット溶融剤を上記焼却灰に対して所定割合含む被溶融物を、投入手段によって加熱手段を有するテルミット式溶融炉内へ投入する方法であって、上記炉内温度として上記被溶融物の溶融領域における温度を検出し、この温度が1200℃〜1400℃の範囲の中から選択した設定値に達した際に、上記投入手段を駆動して上記被溶融物を上記溶融炉内へ投入することを特徴とするものである。なお、上記設定値は、好ましくは、1250℃〜1350℃の範囲(すなわち、1300℃±50℃の範囲)の中から選択した値とするとよい。
【0012】
請求項1に記載の本発明によれば、投入手段によって溶融炉内に被溶融物を投入すると、炉内温度が一旦低下し、次いで炉内における加熱によって当該炉内温度が上昇することにより、上記被溶融物に対する溶融処理が行われる。そして、上記炉内温度が所定の温度に達した際に、上記投入手段を駆動して再び被溶融物を溶融炉内に投入する動作を順次繰り返すことにより、上記溶融炉内を、常に溶融処理に最適な雰囲気下に保持することができ、この結果焼却灰を主体とする被溶融物の溶融処理を連続して円滑に実施することが可能となる。
【0013】
したがって、確実に炉内温度をテルミット反応が生じる温度以上にまで上昇させて、所望の溶融処理が行われた後に、新たな被溶融物を投入することができる。この際に、炉内温度を検出する位置を、被溶融物の溶融領域とし、かつ設定温度を1200℃〜1400℃の範囲、好ましくは1250℃〜1350℃の範囲の中から炉の形式、被溶融物の性状等により選択した値としているので、上記テルミット式溶融炉内における焼却灰を主体とする被溶融物の定常的かつ連続的な溶融処理を、確実に制御することができる。
【0014】
ところで、本発明のように、炉内温度に対応させて投入手段により被溶融物を炉内に投入する場合には、従来のような一定の間隔で被溶融物を炉内に投入する場合と比較して、溶融炉に付設されて被溶融物を蓄えるホッパ内の被溶融物のレベルが一定の速度で低下するとは限らない。このため、常時ホッパ内のレベルを目視などして人手によって当該ホッパ内に被溶融物を供給する場合は問題無いものの、上記ホッパに搬送手段を用いて自動的に被溶融物を供給しようとすると、上記搬送手段を一定の速度で運転したり、あるいは一定の間隔で間欠的に運転すると、ホッパ内の被溶融物のレベルに大きな変動を来たし、甚だしい場合には、上記ホッパから被溶融物が溢れたり、あるいは投入手段によって投入すべき被溶融物に不足を生じたりする虞がある。
【0015】
この場合は、上記ホッパ内の上記被溶融物のレベルによって上記被溶融物を搬送する搬送手段を起動停止させる第2の制御手段を設ければ、上記ホッパ内の被溶融物のレベルを検出し、上記第2の制御手段によって、上記レベル信号に基づいて上記搬送手段を起動停止させることができるために、投入手段の動作が不規則になった場合においても、常に上記ホッパ内に所望の量の被溶融物を蓄えておくことが可能になる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1〜図3は、本発明の溶融炉内への被溶融物の投入装置を、テルミット式溶融設備に適用した一実施形態を示すものである。
図中符号1は、このテルミット式溶融設備におけるテルミット式溶融炉であり、符号2は、この溶融炉1に一体的に併設されて溶融対象物である被溶融物を貯留するホッパである。このホッパ2の底部には、溶融炉1内に連通する開口部3が形成されており、この開口部3に対向する位置には、ホッパ2内の被溶融物を溶融炉1内へと投入するプッシャー(投入手段)4が設けられている。なお、符号5は、油圧モータ6から供給される作動油によってプッシャー4を往復駆動するシリンダである。
【0017】
他方、ホッパ2の上部には、被溶融物の搬送手段が設けられている。
この搬送手段は、溶融処理される焼却灰(被溶融物)を貯留する供給ホッパ7と、この供給ホッパ7から排出された焼却灰を搬送するコンベヤ8と、このコンベヤ8によって搬送されてくる焼却灰に対して、所定割合でテルミット溶融剤を供給する供給装置9と、コンベヤ8から送られてくる一定割合のテルミット溶融剤を混在させた焼却灰の重量を計量するスクリューコンベヤ10とから概略構成されたもので、スクリューコンベヤ10の排出側が、上記ホッパ2の上部に導入されている。
【0018】
ここで、テルミット剤の供給装置9は、アルミニウム成分としてのアルミニウムドロス粉末が蓄えられたアルミニウム容器11と、酸化鉄成分としての廃棄酸化鉄粉末が蓄えられた酸化鉄容器12と、これら容器11、12から供給されるアルミニウムドロス粉末および廃棄酸化鉄粉末を、前述した反応式に対応する2:1のモル比となる割合でビニール袋に詰めて封じてテルミット溶融剤とした後に、これをコンベヤ8上に供給する袋詰供給装置13とを備えた構成のものであり、スクリューコンベヤ10の重量検出信号に基づいて、焼却灰に対して一定の割合で上記テルミット溶融剤を供給するように制御されている。
【0019】
これに対して、ホッパ2の側壁には、上記搬送手段によって供給される被溶融物のレベルを検出する、超音波等を用いた非接触のレベル検出器14が取付けられている。そして、このレベル検出器14からの検出信号に基づいて、図示されない第2の制御手段により、コンベヤ8、テルミット剤の供給装置9およびスクリューコンベヤ10を同時に起動し、同時に停止する制御がされるようになっている。
【0020】
また、上記溶融炉1は、上記開口部3に連続して被溶融物が供給される底部が傾斜面1aによって形成され、当該傾斜面1aの下部には、溶融物の排出部1bが形成されている。さらに、上記傾斜面1aに対応して傾斜する天井部15には、複数本(図では4本)のバーナー(加熱手段)16が配設されるとともに、これらバーナー16に囲まれた中心部に、熱電対式の温度検出器17が配設されている。ちなみに、この温度検出器17は、傾斜面1aを下方に向けて移動する被溶融物の溶融領域における雰囲気温度を検出する位置に取付けられている。そして、この温度検出器17からの検出信号に基づいて油圧モータ6を起動停止することにより、シリンダ5を介してプッシャー4を往復駆動させる制御手段18(第1の制御手段)が設けられており、この制御手段18における制御設定値は、1200℃〜1400℃の範囲、好ましくは1250℃〜1350℃の範囲の中から炉の形式、被溶融物の性状等により選択した値とされている。
【0021】
また、溶融炉1の排出部1bの下方には、底部に水を蓄えたスラグ排出コンベヤ20が配設され、このコンベヤ20によって移送されたスラグが、スラグバンカ21に蓄えられるようになっている。
他方、溶融炉1から排出された排気ガスは、2次燃焼室22において再燃焼され、ダイオキシン類が分解された後、排ガス冷却装置23において水の潜熱を利用した直接冷却により、少なくとも550℃以下、好ましくは450℃以下に急冷され、その後廃熱ボイラ、バーナー16の燃焼用などに使用される空気の予熱器、白煙防止用空気加熱器等の熱回収手段24において熱回収され、さらにバグフィルター等のろ過集塵機などにより別途無害化処理されて煙突から排出されるようになっている。
【0022】
次に、上記構成からなるテルミット式溶融炉内への被溶融物の投入装置を用いて、本発明に係る溶融炉内への被溶融物の投入方法の一実施形態について説明する。
先ず、コンベヤ8によって供給ホッパ7内の焼却灰(被溶融物)を移送しつつ、スクリューコンベヤ10の荷重に基づいて、供給装置9から焼却灰の一定割合ごとにテルミット剤を供給し、当該テルミット剤を混在させた焼却灰を、スクリューコンベヤ10からホッパ2内へ供給する。他方、溶融炉1内においては、バーナー16によって炉内温度を上昇させるとともに、当該炉内温度を温度検出器17によって連続的に検出する。そして、図3に示すように、上記炉内温度が1200℃〜1400℃の範囲、好ましくは1250℃〜1350℃の範囲の中から選択した設定値に達すると、制御手段18(第1の制御手段)によって油圧モータ6を駆動し、シリンダ5によってプッシャー4を往復動させることにより、ホッパ2底部の被溶融物を開口部3から溶融炉1の傾斜面1aへと投入する。
【0023】
すると、炉内温度は、新たな被溶融物の投入によって一旦低下するが、バーナー16による加熱によって、炉内温度が上昇して約1100℃まで達すると、テルミット剤がテルミット反応を起こすことにより、上記バーナー16による加熱とテルミット反応によって発生する熱量とによって焼却灰が溶融される。そして、溶融された焼却灰は、傾斜面1aに沿って流下し、底部の排出部1bから、スラグ排出コンベヤ20へと排出されて行く。
このようにして、溶融炉1内の温度が上昇し、炉内温度が上記設定値に達すると、温度検出器17および制御手段18によって再びプッシャー4が往復動し、新たな被溶融物が溶融炉1内へと投入され、以上の工程が順次繰り返される。
【0024】
また、これと並行して、ホッパ2内における被溶融物のレベルが所定のレベルまで達すると、これを検出したレベル検出器14からの信号により、第2の制御手段によってコンベヤ8、テルミット剤の供給装置9およびスクリューコンベヤ10の運転が同時に停止する。そして、上記プッシャー4による投入によって、被溶融物のレベルが所定値以下に下がると、上記レベル検出器14からの検出信号により、再びコンベヤ8、供給装置9およびスクリューコンベヤ10の運転が同時に再開される。
【0025】
このように、上記溶融炉内への被溶融物の供給装置およびこれを用いた供給方法によれば、温度検出器17によって常時溶融炉1内の温度を検出し、検出された炉内温度が1200℃〜1400℃の範囲、好ましくは1250℃〜1350℃の範囲の中から選択した設定値に達した際に、制御手段18によりプッシャー4を駆動して、被溶融物を溶融炉1内に投入しているので、溶融炉1内を、常に溶融処理に最適な雰囲気下に保持することができ、よって被溶融物の溶融処理を連続して円滑に実施することができる。
【0026】
この際に、温度検出器17によって炉内温度を検出する位置を、被溶融物の溶融領域とし、かつ設定温度を1200℃〜1400℃の範囲、好ましくは1250℃〜1350℃の範囲の中から選択した値としているので、テルミット式の溶融炉1内において確実にテルミット反応を発生させることにより、確実に焼却灰の定常的かつ連続的な溶融処理を制御することができる。
【0027】
加えて、上述した被溶融物の投入と並行して、レベル検出器14によってホッパ2内の被溶融物のレベルを検出し、第2の制御手段によって、上記レベル信号に基づいて上記搬送手段を起動停止させることができるために、プッシャー4による被溶融物の投入が、等間隔でない場合においても、常にホッパ2内に所望の量の被溶融物を蓄えておくことができる。
【0028】
なお、上記実施の形態においては、本発明をテルミット式溶融炉1内に、焼却灰に対して所定割合のテルミット反応を生じさせるためのテルミット溶融剤を含む被溶融物を投入するための投入方法および投入装置に適用した場合に付いてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、同様の焼却灰を主体とする被溶融物を酸素富化雰囲気中において溶融処理する溶融炉等の他の形式の溶融炉に対しても、同様に適用することが可能である。
【0029】
以上説明したように、請求項1に記載の本発明によれば、投入手段による溶融炉内への被溶融物を投入を、炉内温度に基づいて行っているので、上記溶融炉内を、常に溶融処理に最適な雰囲気下に保持することができ、この結果焼却灰を主体とする被溶融物の溶融処理を連続して円滑に実施することが可能となる。したがって、確実に炉内温度をテルミット反応が生じる温度以上にまで上昇させて、所望の溶融処理が行われた後に、新たな被溶融物を投入することができる。
【0030】
また、上記ホッパに被溶融物を搬送する搬送手段が設けられている場合には、当該ホッパ内の被溶融物のレベルを検出し、第2の制御手段によって、上記レベル信号に基づいて上記搬送手段を起動停止させることができるために、投入手段による被溶融物の投入が、等時間間隔でない場合においても、常時上記ホッパ内に所望の量の被溶融物を蓄えておくことが可能になるといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す全体の概略構成図である。
【図2】上記実施形態における温度検出手段の配置を示す溶融炉の平面図である。
【図3】上記実施形態における制御フロー図である。
【符号の説明】
1 溶融炉
2 ホッパ
3 開口部
4 プッシャー(投入手段)
8 コンベヤ
9 テルミット剤の供給装置
10 スクリューコンベヤ
14 レベル検出器
16 バーナー
17 温度検出器
18 制御手段(第1の制御手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for charging a material to be melted into a melting furnace used when melting the material mainly composed of incinerated ash.
[0002]
[Prior art]
General waste such as municipal waste and industrial waste have been disposed of by landfill, but are now generally incinerated due to problems such as depletion of landfills and environmental destruction. However, even with the incineration treatment, since the incineration ash that is the treatment product contains harmful substances such as heavy metals and dioxins, there is a problem in the landfill treatment as it is.
Therefore, in recent years, incineration ash is put into a melting furnace and heated at a high temperature until it reaches a molten state, thereby detoxifying harmful substances and reducing the volume of processed products.
[0003]
By the way, as a conventional charging device for charging incineration ash into this type of melting furnace, for example, an extrusion supply device found in Japanese Patent No. 3065212 is known. In this extrusion supply device, a cylinder communicating with the melting furnace is formed at the bottom of a hopper attached to the melting furnace, a plurality of pushers are provided in the cylinder, and the reciprocating operation of the pusher is performed in a predetermined time cycle. In this way, the material to be melted in the cylinder is sequentially put into the furnace.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional method of charging the melt into the melting furnace, the pusher is driven at regular intervals, and the melt to be melted is charged into the furnace. If the properties such as the moisture content and the degree of flammability in the product and the input amount change, the furnace temperature will not be constant, and as a result, the incineration ash may be discharged without being completely melted. There was a point.
[0005]
On the other hand, a thermite type melting furnace is conventionally known as this type of melting furnace. This melting furnace uses the heat of combustion of fossil fuels (kerosene, light oil, etc.) by a burner installed in the furnace and the thermite reaction by the thermite agent mixed in the incineration ash to efficiently heat the incineration ash. To melt. Here, the thermite reaction is a mixture of aluminum and iron oxide powder and heated to a certain high temperature (about 1100 ° C.)
Fe 2 O 3 + 2Al = 2Fe + Al 2 O 3 +829 kJ
2Fe + 3 / 2O 2 = Fe 2 O 3 +823 kJ
As shown by the following, thermite reaction is caused by reduction of iron oxide and oxidation of iron, and 1300 ° C. to 1500 ° C. required for melting the incinerated ash using a large amount of heat (829 kJ and 823 kJ) generated at this time A high temperature atmosphere of ℃ is obtained.
[0006]
For this reason, when the incinerated ash and the thermite agent are charged into the thermite melting furnace, if the conventional method of charging the melt into the melting furnace is used, the thermite reaction itself does not occur due to fluctuations in the furnace temperature. Since the problem that it becomes stable and thus it becomes difficult to smoothly melt the incinerated ash, it is desired to develop a method for charging a melt and a device for the melt that enable stable melting. .
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when the properties of the material to be melted and the input amount have changed, the temperature atmosphere in the furnace can always be maintained in an optimum state for the melting treatment, Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for charging a material to be melted into a melting furnace that can continuously and smoothly carry out the melting treatment of incineration ash.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method for charging a material to be melted into the melting furnace according to the first aspect of the present invention is mainly composed of incineration ash, and a thermit melting agent for causing a thermite reaction in a predetermined ratio with respect to the incineration ash. including the melt, a method of introducing the thermite type melting furnace having a heating means after the input means, as the furnace temperature to detect the temperature in the melting region of the object to be melt, the temperature is 1200 ° C. ~ When the set value selected from the range of 1400 ° C. is reached, the charging means is driven to input the material to be melted into the melting furnace. The set value is preferably a value selected from a range of 1250 ° C. to 1350 ° C. (that is, a range of 1300 ° C. ± 50 ° C.).
[0012]
According to the first aspect of the present invention, when the material to be melted is charged into the melting furnace by the charging means, the furnace temperature is once decreased, and then the furnace temperature is increased by heating in the furnace. A melting process is performed on the material to be melted. When the furnace temperature reaches a predetermined temperature, the melting means is always melted by repeating the operation of driving the charging means and charging the melt again into the melting furnace. Therefore, it is possible to continuously and smoothly carry out the melting process of the material to be melted mainly composed of incinerated ash.
[0013]
Therefore, after the furnace temperature is reliably raised to a temperature at which the thermite reaction occurs or higher and a desired melting process is performed, a new material to be melted can be charged. At this time, the position where the temperature in the furnace is detected is the melting region of the material to be melted, and the set temperature is in the range of 1200 ° C to 1400 ° C, preferably in the range of 1250 ° C to 1350 ° C. Since the value is selected according to the properties of the melt, the steady and continuous melting process of the melt mainly composed of incinerated ash in the thermite melting furnace can be reliably controlled.
[0014]
By the way, as in the present invention, when the material to be melted is introduced into the furnace by the charging means in accordance with the temperature in the furnace, the material to be melted is introduced into the furnace at a constant interval as in the prior art. In comparison, the level of the material to be melted in the hopper that is attached to the melting furnace and stores the material to be melted does not necessarily decrease at a constant rate. For this reason, there is no problem in supplying the material to be melted into the hopper manually by visually checking the level in the hopper. However, if the material to be melted is automatically supplied to the hopper using the conveying means. If the transport means is operated at a constant speed or intermittently at regular intervals, the level of the melted material in the hopper will greatly fluctuate. There is a risk of overflow or a shortage of the melt to be charged by the charging means.
[0015]
In this case, if a second control means for starting and stopping the conveying means for conveying the molten material according to the level of the molten material in the hopper is provided, the level of the molten material in the hopper is detected. Since the second control means can start and stop the conveying means based on the level signal, a desired amount is always in the hopper even when the operation of the making means becomes irregular. It becomes possible to store the material to be melted.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 show an embodiment in which the apparatus for introducing a material to be melted into a melting furnace according to the present invention is applied to a thermite melting equipment.
In the figure,
[0017]
On the other hand, on the upper part of the
The conveying means includes a supply hopper 7 for storing incinerated ash (melted material) to be melted, a
[0018]
Here, the thermite agent supply device 9 includes an
[0019]
On the other hand, a
[0020]
Further, the
[0021]
A
On the other hand, the exhaust gas discharged from the
[0022]
Next, an embodiment of a method for charging a material to be melted into the melting furnace according to the present invention will be described using the apparatus for charging a material to be melted into the thermite melting furnace having the above configuration.
First, while transferring the incinerated ash (melted material) in the supply hopper 7 by the
[0023]
Then, the temperature in the furnace once decreases due to the introduction of a new melt, but when the furnace temperature rises to about 1100 ° C. due to heating by the
In this way, when the temperature in the
[0024]
In parallel with this, when the level of the melted material in the
[0025]
As described above, according to the apparatus for supplying a material to be melted into the melting furnace and the supplying method using the same, the temperature in the
[0026]
At this time, the position where the temperature in the furnace is detected by the
[0027]
In addition, in parallel with the above-described introduction of the melt, the
[0028]
In the above embodiment, the charging method for charging the melt containing the thermite melting agent for causing the thermite reaction to the incinerated ash in a predetermined ratio in the
[0029]
As described above, according to the present invention described in
[0030]
Further, when the conveying means for conveying a melt to the hopper is provided, detects the level of the melt in the hopper, the second control means, the conveying based on the level signal Since the means can be started and stopped, a desired amount of the melt can be stored in the hopper at all times even when the melt is charged by the charging means at an equal time interval. The effect is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a melting furnace showing the arrangement of temperature detecting means in the embodiment.
FIG. 3 is a control flowchart in the embodiment.
[Explanation of symbols]
1
8 Conveyor 9
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